PL180468B1 - Środek do odsiarczania i modyfikacji wtrąceń w ciekłej stali - Google Patents

Abstract

Środek do odsiarczania i modyfikacji wtrąceń w ciekłej stali poza agregatem do wytapiania stali, składający się z tlenku wapnia, topników i dodatków egzotermicznych, znamienny tym, że stanowi mieszaninę o uziamieniu poniżej 5 mm zawierającąwagowo: 41 do 53% CaO, 20% CaF2, 5 do 10% AI2O3, do 3% SiO2, do 3% MgO, 8 do 10% Al metalicznego, 3 do 5% CaCO3, 5 do 8% Na2CO3, oraz ewentualnie 10 do 15% lepiszcza w postaci żywic, lub związków fosforowych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest środek do odsiarczania i modyfikacji wtrąceń siarczków w ciekłej stali poza piecem hutniczym.

W metalurgii pozapiecowej odsiarczanie ciekłej stali odbywa się za pomocą mieszanek żużlowych na bazie CaO wprowadzanych na dno kadzi lub pod strumień stali w czasie spustu albo wdmuchiwanych do ciekłej stali w kadzi w strumieniu gazu obojętnego, najczęściej argonu lub azotu, sproszkowanych mieszanek odsiarczających na bazie CaO, niekiedy z dodatkami sproszkowanego CaSi, albo wprowadzaniem do ciekłej stali drutu rdzeniowego, zawierającego stopy Ca najczęściej w postaci CaSi.

Znana z polskiego opisu patentowego nr 102779 mieszanka do odsiarczania stali w kadzi zawierająca w swoim składzie poza wapnem rozdrobniony do wielkości 1 do 25 mm magnez lub jego stopy w ilości do 10%, proszek magnezu lub jego stopów w takiej ilości by całkowita ilość magnezu w mieszance nie przekroczyła 10% oraz dodatkowo rozdrobniony glin w ilości 3 do 10% wykazuje stosunkowo niską zwilżalność z metalem, co utrudnia jej pełne wykorzystanie.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 120908 preparat do odsiarczania stali w kadzi zawiera tlenek wapnia 35 do 50%, fluorek wapnia 5 do 10%, węglan sodu bezwodny 3 do 8%, tlenek glinu 10 do 15%, kriolit 1 do 3%, proszek aluminium 5 do 10%, wiórka magnezowe 1 do 5%, azotan sodu 8 do 12% i tlenki żelaza w postaci pyłu magnetytowego 10 do 15%. Środek ten podczas stosowania tworzy wodorotlenek sodowy który jest toksyczny, a ponadto zawiera kriolit, który jest trucizną.

Znane są również z polskich opisów patentowych nr 125648 i nr 125943 sposoby wytwarzania różnego rodzaju środków ułatwiających odsiarczanie ciekłych metali w których głównym składnikiem jest węglik wapnia, z którego wspólnie z tlenkiem wapnia tworzy się w temperaturze około 2000°C stop, następnie oziębia się, kruszy i poddaje się przemiałowi.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr 146624 sposób wytwarzania mieszaniny do odsiarczania ciekłych metali w skład której wchodzą 32 do 89% wagowych węglika wapnia, 5 do 66% wagowych fluorku wapnia, 0,1 do 45% wagowych węglanu metali ziem alkalicznych, 0,1 do 10% wagowych tlenu glinu i 0,1 do 10% wagowych węgla, którą to mieszaninę poddaje się wspólnemu przemiałowi do ziarn poniżej 0,5 mm.

Wadą wytwarzanych znanymi sposobami środków odsiarczających jest ich stosunkowo niewielka efektywność odsiarczania, a niedogodnością potrzeba wysokich temperatur dochodzących do 2000°C, a następnie schładzanie, przemiał półproduktu w temperaturze około 400°C, co wymaga dodatkowych odpornych na takie temperatury wykładzin powierzchni styku z rozgrzanymi mielonymi materiałami.

Znana jest również z polskiego opisu patentowego nr 107103 mieszanka do odsiarczania stali w kadzi, zawierająca powyżej 80% wagowych rozdrobnionego do wielkości 1 do 25 mm magnezu lub jego stopu, proszek magnezu lub jego stopów w takiej ilości, by całkowita ilość

180 468 magnezu w mieszance nie przekraczała 10% wagowych, 3 do 10% wagowych rozdrobnionego glinu, 2% wagowo rozdrobnionej kalafonii oraz do 5% wagowych węglanu sodowego.

Niedogodnością tej mieszanki stosowanej do odsiarczania stali w kadzi jest jej niewielka skuteczność wynosząca 25 do 30% odsiarczenia od wartości początkowej tlenków siarki w ciekłym metalu oraz niejednorodność, wynikająca z trudności homogenizacji komponentów mających zróżnicowany skład ziarnowy, co także obniża skuteczność odsiarczania.

Proces odsiarczania stali przebiega na granicy międzyfazowej metal - desulfurator, a szybkość procesu i jego efektywność zależą głównie od wielkości powierzchni kontaktu reagujących faz.

W przypadku mieszanek żużlowych na bazie CaO, wprowadzanych na dno kadzi lub pod strumień stali w czasie spustu, kontakt desulfaratorów z ciekłym metalem jest krótkotrwały i ograniczony, a zatem proces odsiarczania jest powolny i nie wystarczająco skuteczny.

Wdmuchiwanie środka odsiarczającego do ciekłej stali w kadzi w strumieniu gazu obojętnego zapewnia co prawda dużą potrzebną powierzchnię reakcji oraz większą sprawność odsiarczania, ale wymaga niełatwej w eksploatacji instalacji do wdmuchiwania drobno zmielonych sproszkowanych środków odsiarczających, co podraża koszty produkcji odsiarczanej stali.

Wprowadzenie do ciekłej stali drutu rdzeniowego, jako sposobu odsiarczania, jest stosowane nie tylko dla samego zmniejszenia zawartości siarki w stali, ale do modyfikacji rodzaju i postaci siarczków w ciekłej stali. Jest to proces kosztowny i wymagający specjalnej instalacji do wprowadzania drutu rdzeniowego.

Celem wyeliminowania powyższych niedogodności i dotychczasowych metod odsiarczania stali w metalurgii pozapiecowej opracowano zespolony żużlowo-metaliczny środek do odsiarczania i modyfikacji wytrąceń siarczków, który może być stosowany w dwojaki sposób: jako materiał zmielony w formie sproszkowanej, lub jego materiał porcjowanych kształtek, po uprzednim dodaniu do sproszkowanego materiału lepiszcza w ilości 10 do 15% wagowo i łącznym sprasowaniu znanymi metodami, z czego otrzymuje się żądane kształtki.

Środek do odsiarczania i modyfikacji wtrąceń w ciekłej stali stanowi mieszaninę zawierającą wagowo: 41 do 53% CaO, minimum 20% CaF₂, 5 do 10% Al₂O₃, do 3% SiO₂, do 3% MgO, 8 do 10% Al metalicznego, 3 do 5% CaCO₃ i 5 do 8% Na2CO₃. W przypadku formowania kształtek do mieszaniny o podanym składzie dodaje się 10 do 15% wagowych lepiszcza w postaci żywic lub związków fosforowych.

Środek do odsiarczania i modyfikacji wtrąceń w ciekłej stali podaje się w formie proszku lub kształtek częściowo na dno kadzi i częściowo pod strumień ciekłej stali w czasie spustu.

W trakcie lub po dodaniu środka do odsiarczania i modyfikacji wtrąceń ciekła stal w kadzi poddawana jest rafinacji argonem w ilości 100 do 120 l/min. tonę przez około 10 minut.

Przykład I. Odsiarczanie za pomocą środka do odsiarczania i modyfikacji wtrąceń w ciekłej stali w stanie sproszkowanym prowadzi się w kadzi, przy czym 60% środka podaje się dno kadzi a pozostałe 40% pod strumień w czasie spustu. Środek do odsiarczania składa się z 41% CaO, 20% CaF, 10% Al metalicznego, 10% A^O3, 3% SiO2, 3% MgO, 5% CaCO3 i 8% Na₂CO3. Mieszanina wcześniej zmielona znanym sposobem do ziarn poniżej 5 mm jest porcjowana i podawana do ciekłej stali. Przy średniej zawartości siarki 0,04% w momencie spustu dodaje się 6 kg/tonę stali sproszkowanego środka. Ciekła stal spływając do kadzi nagrzewa i roztapia dodawany środek, przy czym energia kinetyczna ciekłej stali powoduje mieszanie środka do odsiarczania i modyfikacji w roztopionym metalu tak, że w ciągu około 10 minut od zakończenia spustu następuje odsiarczenie stali z początkowej zawartości siarki o około 70%. Po zakończeniu spustu stosuje się rafinację argonem ciekłej stali w kadzi przez wdmuchiwanie argonu w ilości 100 do 120 litrów na minutę na 1 tonę stali, przez czas około 10 minut.

180 468

Przykład II. Odsiarczanie za pomocą kształtek samorozpadowych o składzie wagowo 53% CaO, 20%ó CaF2, 5%o Al₂O₃, 3%> SiO₂, 3%o MgO, 8%o Al metalicznego, 3%o CaCO3, 5%o Na₂CO3, i o uziarnieniu poniżej 5 mm, do których dodano lepiszcze w ilości 15% związków fosforowych, z których to materiałów uformowano kształtki znanymi sposobami, odbywa się w ten sposób, że 70% kształtek samorozpadowych podaje się na dno kadzi a pozostałość pod strumień spływającego roztopionego metalu. Kształtki na skutek intensywnego spalania się lepiszcza w roztopionej stali ulegają rozpadowi, a przez to ziarna reagują z ciekłym metalem, mając przy tym zwiększoną powierzchnię kontaktu, co zapewnia szybkie i efektywne obniżenie zawartości siarki w stali. Przy średniej zawartości siarki 0,03% w momencie spustu po dodaniu 4,5 kg kształtek samorozpadowych na 1 tonę stali w ciągu 10 minut zawartość siarki zmniejsza się o około 60%.

W trakcie lub po dodaniu środka do odsiarczania i modyfikacji wtrąceń ciekła stal w kadzi poddawana jest rafinacji argonem w ilości 100 do 120 l/min. tonę przez około 10 minut.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Środek do odsiarczania i modyfikacji wtrąceń w ciekłej stali poza agregatem do wytapiania stali, składający się z tlenku wapnia, topników i dodatków egzotermicznych, znamienny tym, że stanowi mieszaninę o uziamieniu poniżej 5 mm zawierającą wagowo: 41 do 53% CaO, 20% CaF₂, 5 do 10% Al₂O₃, do 3% SiO₂, do 3% MgO, 8 do 10% Al metalicznego, 3 do 5% CaCO₃, 5 do 8% Na₂CO₃, oraz ewentualnie 10 do 15% lepiszcza w postaci żywic, lub związków fosforowych.